基于ANYSY-LS-DYNA的鐵道車輛單車碰撞問題建模與仿真研究.pdf

1、高速運行的列車一旦發(fā)生碰撞事故，將會導(dǎo)致車體的破壞，從而引起乘客的傷亡和極大的財產(chǎn)損失，因此高速列車的被動安全性研究受到各國的重視。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展以及顯式有限元技術(shù)的成熟，采用計算機數(shù)值方法進行高速碰撞仿真，研究高速列車大變形碰撞特性，進而對車輛結(jié)構(gòu)碰撞特性進行優(yōu)化，提高列車的被動安全防護技術(shù)有著非?，F(xiàn)實而重要的意義。 本文主要利用有限元分析軟件ANSYS/LS-DYNA針對幾種典型的列車碰撞情景進行了仿真與分析，并對乘客

2、在碰撞時的響應(yīng)，進行了簡單情景下的二次碰掩仿真與分析。 首先，對200km/h鋁合金列車車體進行了三維實體建模并使用Hyper Mesh軟件進行了網(wǎng)格劃分，通過對單元類型，材料模型、接觸搜索算法的選擇以及載荷的施加建立了車體的有限元模型。 其次，對單節(jié)車廂與固定剛性墻、可移動剛性墻進行了碰撞仿真。仿真結(jié)果分析表明，碰撞時間極短，變形集中在車體前部，車體主體的客室部分幾乎不發(fā)生變形；碰撞過程中的絕大部分動能被車體前部的一小

3、部分結(jié)構(gòu)所吸收；車體前端加速度最大，從車體前端到后端，其加速度逐漸減小；針對碰撞后的爬車現(xiàn)象可能性進行了分析。 另外，通過列車在不同條件下的碰撞仿真，分析了不同初速度，不同材料參數(shù)對碰撞結(jié)果的影響，發(fā)現(xiàn)碰撞速度越大車體塑性變形越劇烈，車體破壞越嚴重；材料的楊氏模量越大，車體碰撞時的塑性變形越小。 最后，利用標(biāo)準假人模型在簡單場景設(shè)置條件下進行二次碰撞仿真計算，并根據(jù)有關(guān)傷害指標(biāo)分析比較了假人模型頭部、胸部可能的傷害程度。